Relógio de sol (de) Janela

Relógio de sol (de) Janela (ou mostrador de projeção): um mostrador em que as linhas horárias são marcadas em uma janela, de tal forma que suas sombras caem através de um único ponto de leitura dentro da sala. As linhas, tais como são desenhadas na janela, formam um mostrador Vertical invertido, espelhado.

Figure 1 ilustra o layout para um relógio de sol do tipo Janela. Este é um modelo em que a janela faceia diretamente para o Sul. Observe que esta é uma vista do relógio de sol como que parece que procuram de dentro do quarto. É mais provável Que o relógio de sol estaria localizado no interior da janela. Observe que esta é uma visão do relógio de sol como ele apareceria olhando para dentro do quarto. É mais provável que o relógio de sol estivesse localizado no interior da janela.

Figura 1: Layout de um relógio de sol Janela (ZW2000/CAD)

Determinar a localização do ponto de leitura que marca o tempo dentro da sala não é difícil, mas acertar onde ele estará no chão, parede ou outra superfície estacionária pode necessitar um pouco de esforço.
O tamanho e a localização da janela, bem como quão grande o mostrador é, isto tudo afeta a posição do ponto de leitura e quantas das linhas horárias irão realmente lançar uma sombra sobre este ponto.

O ponto de leitura pode estar em várias posições, mas todos eles estarão localizados em uma única linha. Esta linha é o estilo imaginário do gnômon original de um relógio de sol Vertical que igualmente foi invertido e sua imagem espelhada. Como resultado, o estilo se origina a partir do centro do mostrador e move-se para cima e para fora na sala como mostrado na Figura 1. O ponto de leitura pode ser localizado em qualquer lugar ao longo desta linha.

Para mover o ponto de leitura para dentro da sala é necessário mover para cima o relógio de sol e como resultado todas as linhas horárias não serão incluídas. Imagine as linhas horizontais na figura, para ter vários locais para o chão da sala, com a janela começando no nível do chão.

A distância H da parede para o ponto de leitura é determinado da seguinte maneira:

tan (90 - ø) = H / V

onde V é a distância vertical acima do centro do mostrador por onde as linhas horárias começarão. Esta linha seria localizada na parte inferior da janela.
Este projeto assume que o chão está localizado na parte inferior da janela.

Para que o ponto de leitura não esteja muito perto da janela, o número de linhas horárias utilizadas pode ser diminuído ou o relógio de sol deva ser aumentado. Existe uma limitação imposta pelo tamanho da janela.
É mais fácil afastar-se da janela em latitudes mais baixas. A Figura 2 mostra um relógio de sol de Janela projetado para uma latitude de cerca de 50° Norte. A janela tem 36 polegadas de altura e 60 polegadas de largura.

A primeira linha horária é para às 6:45 da manhã e a última 17:15 da tarde. As linhas horárias começam em uma linha horizontal 6 polegadas acima do centro do relógio de sol. O ponto de leitura, que é realmente localizado no chão, está apenas cerca de 5 centímetros de distância da janela.

Figura 2: Relógio de sol Janela (ZW2000/CAD)

As linhas horárias neste relógio de sol ficam muito apertadas e tornam a leitura um pouco difícil. Na verdade para este relógio de sol, as sombras das linhas horárias mais curtas no início da manhã e no final da tarde só aparecem para períodos no final da Primavera e início do Outono e, em seguida, são geralmente muito curtas para chegar até o ponto de leitura. No início do Verão, o Sol permanece quase diretamente a Leste no início da manhã e diretamente para Oeste no final da tarde e, como resultado não há sombras. No inverno, não há Sol.

A Figura 3 ilustra o intervalo que as sombras, lançadas pelas linhas horárias vão se estender ao meio-dia.

Figura 3: Relógio de sol Janela - Meio-dia em Junho / Dezembro (ZW2000/CAD)

A Figura 4 mostra as sombras do mostrador para às 10:00 horas da manhã, em julho. A sombra da linha horária das 10:00 horas da manhã passa diretamente pelo ponto de leitura.

Figura 4: Relógio de sol Janela - 10:00 da manhã em Julho (ZW2000/CAD)

Reduzindo o número de linhas horárias para este mostrador, o ponto de leitura poderia ser movido para fora, mais além e seria mais fácil de ler. Embora poucas horas estejam disponíveis, ainda pareceria um mostrador bem interessante.

É óbvio que um relógio de sol como este requer atenção redobrada e cuidadosa na localização da janela e seu tamanho, bem como a colocação do ponto de leitura dentro da sala.
Isso, por sua vez, afetaria as linhas horárias, cujas sombras alcançarão este ponto e, portanto, o próprio relógio de sol.

Se o relógio de sol ilustrado acima fosse construído de tal maneira que podesse ser montado numa abertura, localizado no ar livre, as sombras das linhas horárias seriam projetadas como mostrado.
No entanto, se for colocado em um pedaço de vidro, ele pode não funcionar exatamente como esperado. Um fator, não levado em consideração na discussão acima, é a refração de luz que ocorre como a luz solar passa através do vidro. Confira a página Refração da Luz para mais detalhes.

No caso de um relógio de sol de Janela, a luz solar deve primeiro entrar no vidro em que ponto é refratada ou dobrada numa determinada direção. Como a luz do Sol passa por fora do vidro, no interior é dobrada para trás. A luz solar, no entanto, não volta ao seu ângulo original. Além disso, como a luz solar passa através do vidro, é deslocada ligeiramente por causa do novo ângulo. Esta mudança depende da espessura do vidro.

A Figura 5 ilustra o efeito na luz à medida que passa através de uma única camada de vidro. O índice de refração do ar é 1,0002926. Existem muitos tipos de vidro eo índice de refração varia.
Utilizou-se um valor de 1,51714.

Esta figura abaixo compara o ângulo de incidência do raio luminoso incidente num dos lados do vidro para o ângulo de refração do raio de luz refratado no outro lado do vidro. Existe sempre uma ligeira diferença, mas torna-se maior com um ângulo de incidência crescente, isto é, à medida que a luz se torna mais paralela ao vidro.

Figura 5: Passagem da Luz Através do Vidro

O ângulo de incidência da luz solar no ar, para o limite do vidro no lado de fora da janela, dependerá do azimute do Sol e da sua altitude. Ambos estes fatores afetarão a maneira como a luz solar é refratada, enquanto se move através da janela. Como o Sol se move horizontalmente, através da janela de Leste para Oeste, esta também se move para cima e para baixo da janela. O ângulo de incidência aumenta de manhã e à tarde, devido ao azimute do Sol e, para o meio-dia devido, pela sua altitude.

Como o ângulo de incidência da luz solar para a janela é maior no início da manhã e menor à tarde, isso, provavelmente, resultaria em grande erro. Por causa do desenho deste relógio de sol, é provável que essas linhas horárias nem sequer fossem incluídas.

Lembre-se que este é apenas um único painel de vidro. Algumas janelas têm dois ou três painéis de vidro e para uma maior eficiência energética dos revestimentos Low E, em climas frios .
Isto afetará toda a luz solar, uma vez que tenta-se lançar uma sombra para um relógio de sol localizado numa janela.